[发明专利]一种气动伺服阀

摘要

本发明提供一种气动伺服阀，包括气动减压阀、排气孔、串联节流孔、电磁球阀、单喷嘴挡板阀、电子控制器、温度传感器、作动器、连杆机构、蝶板、角位移传感器和气体主通道；电磁球阀不通电时，该电磁球阀在弹簧力作用下关闭；该电磁球阀通电后，其球阀阀芯打开，高压气体进入该作动器上腔，该作动器的活塞在上腔压力作用下做直线运动，通过连杆机构转换为蝶板的转动；调节该单喷嘴挡板阀的输入电流，能改变其挡板与喷嘴的间隙，当该作动器上腔压力与作动器下腔中的作动器复位弹簧力平衡时，该作动器的活塞固定在一位置；在该蝶板处安装有角位移传感器，在该气动伺服阀下游安装有温度传感器；本发明结构科学，工艺性好，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种气动伺服阀，其特征在于：它包括气动减压阀(1)、排气孔(6)、串联节流孔(7)、电磁球阀(10)、单喷嘴挡板阀(13)、电子控制器(18)、温度传感器(19)、作动器(23)、连杆机构(28)、蝶板(26)、角位移传感器(27)和气体主通道(29)；它们相互之间的关系是：气动伺服阀上游压力p1经气动减压阀(1)减压至一稳定压力p2；电磁球阀(10)不通电时，该电磁球阀(10)在弹簧力作用下关闭，作动器(23)上下腔均接通大气压力p0，该作动器(23)的活塞(21)在作动器复位弹簧(22)力作用下不动作，蝶板(26)保持关闭；该电磁球阀(10)通电后，其球阀阀芯(8)打开，高压气体进入该作动器(23)上腔，该作动器(23)的活塞(21)在上腔压力作用下做直线运动，通过连杆机构(28)转换为蝶板(26)的转动，该蝶板(26)与气体主通道(29)形成能变节流孔，能通过改变该蝶板(26)转角，调节气动主通道(29)流量；调节该单喷嘴挡板阀(13)的输入电流，能改变其挡板(15)与喷嘴(14)的间隙，进入对该作动器(23)上腔压力进行调节，当该作动器(23)上腔压力与作动器(23)下腔中的作动器复位弹簧(22)力平衡时，该作动器(23)的活塞(21)固定在一位置，该蝶板(26)打开至一角度；在该蝶板(26)处安装有角位移传感器(27)，在该气动伺服阀下游安装有温度传感器(19)，能根据需要对该蝶板(26)转角进行伺服控制；各组成部分的结构(即形状构造)详述如下：所述的气动伺服阀中加设有先导的“气动减压阀(1)”，它是由减压阀阀体(2)、锥阀阀芯(3)、调压弹簧(4)构成；锥阀阀芯(3)安装在减压阀阀体(2)内，出口压力通过减压阀阀体(2)上的串联阻尼孔(5)进入气动减压阀(1)的压力作用腔V3，该腔压力作用在锥阀阀芯(3)端面；锥阀阀芯(3)在压力作用腔压力、供气压力、环境压力和调压弹簧(4)力的作用下平衡；当供气压力p1在大于该气动减压阀(1)调定压力的范围内变动时，该气动减压阀(1)能保证该气动减压阀(1)出口容腔保持恒定，增强了该气动伺服阀(1)对该气动减压阀(1)供气条件的适应性；所述的气动减压阀(1)在出口容腔V2和压力作用腔V3之间串联有“串联阻尼孔(5)”，该“串联阻尼孔(5)”串联在“气动减压阀(1)”出口容腔和压力作用腔V3之间，起气体节流作用；当入口压力及负载流量变化时，该串联阻尼孔(5)能保证V3容腔压力不会突然变化，增加了气动减压阀(1)阻尼，提高了锥阀阀芯(3)运动的稳定性以及气动减压阀(1)出口压力的稳定性；所述的气动减压阀出口处开有“排气孔(6)”，该“排气孔(6)”开设在“气动减压阀(1)”出口容腔上；若无排气孔(6)，则当电磁球阀(10)关闭时，气动减压阀(1)负载流量为0，气动减压阀(1)阀口关闭，电磁球阀(10)开启后，气动减压阀(1)阀口重新打开，V2腔压力重新调节至调定值，该气动减压阀(1)调整时间变长，响应变慢，而且调整过程能导致V4腔压力波动，影响该气动减压阀(1)稳定性；因此，该排气孔(6)能保证气动减压阀(1)出口流量始终不为0，气动减压阀(1)阀口始终打开，V2腔压力始终维持在调定值，提高了该气动减压阀(1)的响应速度和稳定性；所述的“单喷嘴挡板阀(13)”，是由力矩马达(17)、弹簧管(16)、挡板(15)和喷嘴(14)构成；挡板(15)一端与力矩马达(17)的衔铁压配固定后，套入弹簧管(16)中；挡板(15)另一端与喷嘴(14)配合形成节流孔；力矩马达(17)在输入电流的作用下产生输出力矩，挡板(15)在力矩马达(17)输出力矩的作用下发生转动，弹簧管(16)产生阻力矩，挡板(15)平衡在一位置；因此，通过调节力矩马达(17)的输入电流能改变挡板(15)转角，进而改变挡板(15)与喷嘴(14)之间节流孔的节流面积；通过调节输入电流能改变其挡板(15)与喷嘴(14)间的间隙，形成能变节流孔；结合串联节流孔(7)形成三通气动半桥，通过调节单喷嘴挡板阀(13)的输入电流ic，可控制V4腔压力，进而控制蝶板(26)开度；所述的“电磁球阀(10)”，是由球阀阀芯(8)、阀座(9)、球阀复位弹簧(11)和电磁铁(12)构成；当电磁铁(12)断电时，球阀阀芯(8)在球阀复位弹簧(11)作用下压在阀座(9)高压侧上，切断了高压气源与作动器(23)上腔的通道，此时作动器(23)上腔接通环境压力；当电磁铁(12)得电时，球阀阀芯(8)被吸起，球阀阀芯(8)压在阀座(9)低压侧上，打开了高压气源与作动器(23)上腔的通道，切断了外界环境与作动器(23)上腔的通道；该电磁球阀(10)使得气动伺服阀具有故障回位功能，当单喷嘴挡板阀(13)故障时，直接关闭电磁球阀(10)，切断作动器(23)上腔供气源，使得该作动器(23)活塞(21)在作动器复位弹簧(22)力作用下复位，该蝶板(26)关闭；所述的“温度传感器(19)”，是选择热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)、IC温度传感器多种形式；该温度传感器(19)能检测并反馈该气动伺服阀下游温度，通过电子控制器(18)调节该蝶板(26)开度和供气流量，能避免高温供气导致的下游产品温度持续上升；所述的“电子控制器(18)”，负责把传感器送来的信号进行整形、放大、模拟量的A/D转换处理；根据输入信息和内存的控制策略及数据、图表进行分析和运算，产生控制命令；把控制命令生成、放大为能驱动各种执行器的控制信号并输出；所述的“作动器(23)”，是由缸筒(20)、活塞(21)和作动器复位弹簧(22)构成；活塞(21)安装在缸筒(20)内部，作动器复位弹簧(22)安装在作动器(23)下腔；所述的“连杆机构(28)”，为曲柄滑块机构，其中活塞(21)作为“滑块”，在活塞上铰接有连杆(24)，该连杆(24)另一端铰接有曲柄(25)，该曲柄(25)与蝶板(26)固结；因此，该连杆机构(28)能将活塞(21)的直线运动转化为蝶板(26)的旋转运动；所述的“蝶板(26)”，是圆形薄板，能绕其直径方向的中心轴旋转，进而控制气体主通道(29)的开关及气体主通道(29)气体流量的控制；所述的“角位移传感器(27)”，是一种角位移传感器(27)，为电位器原理角度传感器与霍尔原理角度传感器中的一种；所述的“气体主通道(29)”，是一个空心圆柱形的气体通道。